
硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅和氧(yang)原(yuan)(yuan)子交(jiao)替(ti)構成,硅原(yuan)(yuan)子上通常(chang)連有兩個(ge)有機基(ji)團的(de)(de)(de)橡膠(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)(de)(de)硅橡膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由含(han)甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)硅氧(yang)鏈節組(zu)成。苯基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡膠(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)良好(hao),一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)(neng)工作。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)后(hou),可(ke)(ke)達-73℃。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)也很突(tu)(tu)出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長(chang)期工作,稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)(neng)承受(shou)數周或更長(chang)時間仍有彈(dan)性(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐(nai)300℃以上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)好(hao),氧(yang)氣(qi)(qi)透過率在(zai)合成聚合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。此(ci)外,硅橡膠(jiao)(jiao)還具有生理(li)惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血(xue)的(de)(de)(de)突(tu)(tu)出特性(xing)(xing),因此(ci)在(zai)醫(yi)用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)橡(xiang)膠分類的方法很多,通常(chang)按固化(hua)
前的形態分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)和液(ye)體硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)(wen)度(du)分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)室溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),高溫(wen)(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)單體的不(bu)同(tong),可分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)甲基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao),甲基苯基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)、氟(fu)硅(gui)(gui)(gui)(gui),腈(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)等(deng);按(an)性能和用(yong)途(tu)的不(bu)同(tong)又可分(fen)(fen)為(wei)(wei)(wei)通用(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)高溫(wen)(wen)型(xing)、高強力(li)型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發展史
硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由(you)美國(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化鐵為催化劑合(he)成(cheng)(cheng)的(de)。1945年(nian),硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)品問世(shi)。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)(cheng)功(gong),使(shi)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍升到(dao)實用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基礎。從(cong)二(er)甲基二(er)氯(lv)硅烷合(he)成(cheng)(cheng)開始(shi)生產(chan)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅(luo)斯(si)、德國(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工(gong)業(ye)化研究(jiu)始(shi)于(yu)1957年(nian),多家研究(jiu)所和企(qi)業(ye)陸續開發出各(ge)種硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為135千噸,其中(zhong)高(gao)溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)
高(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指聚(ju)硅(gui)氧烷變(bian)成(cheng)彈性(xing)體的(de)(de)(de)過程是(shi)經過高(gao)溫(wen)(110-170℃)硫化(hua)(hua)成(cheng)型的(de)(de)(de)。它主要以高(gao)分子(zi)量的(de)(de)(de)聚(ju)甲基(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)硅(gui)氧烷為生(sheng)膠(jiao),混入(ru)(ru)補(bu)強(qiang)填(tian)料、硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫化(hua)(hua)成(cheng)彈性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)(de)補(bu)強(qiang)主要是(shi)各種(zhong)類(lei)型的(de)(de)(de)白(bai)炭黑,可使硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)數(shu)十倍。有時為了降(jiang)低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性(xing)能(neng)及賦(fu)予(yu)硫化(hua)(hua)膠(jiao)各種(zhong)特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入(ru)(ru)相應的(de)(de)(de)各種(zhong)添加(jia)劑(ji)(ji)。硫化(hua)(hua)劑(ji)(ji)是(shi)各種(zhong)有機過氧化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)反應催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
加工(gong)成型(xing)方(fang)法如圖(tu)所示。一次(ci)(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)(xing)高(gao)分(fen)子鏈的(de)交聯反(fan)應(ying);二次(ci)(ci)硫化(hua)(hua)的(de)目(mu)的(de)是進(jin)行(xing)(xing)補充交聯、驅除硫化(hua)(hua)劑分(fen)解產物和其他揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)膠的(de)各項性能。常用的(de)設備有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠顯著的(de)(de)(de)(de)(de)特征是高(gao)溫穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度僅(jin)是天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)一半,但(dan)在(zai)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫環境(jing)下(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠仍能(neng)(neng)保(bao)持(chi)一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)面(mian)硬度,且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯變化。(2)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)(de)玻璃化溫度一般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表(biao)明其低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對航空(kong)、宇航工業的(de)(de)(de)(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠中Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫外線等(deng)(deng)十分穩定(ding)(ding),在(zai)不加任何(he)添加劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),就(jiu)具有優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠具有優異的(de)(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈(yun)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠常(chang)溫下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠差,但(dan)在(zai)150℃的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫下(xia),其物(wu)(wu)理(li)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)通用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化學試(shi)劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠具有中等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫下(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠對空(kong)氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)(xiang)(xiang)膠高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)(ti)組織(zhi)不粘連,具有抗凝血作(zuo)用(yong)(yong)(yong),對肌(ji)體(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少(shao)。特別適(shi)合作(zuo)為(wei)醫用(yong)(yong)(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的用量
據中國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)協(xie)會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產銷分別達到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同(tong)比分別增(zeng)長(chang)4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)(de)用量(liang)約達2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研天下的(de)(de)(de)新研究,增(zeng)加(jia)有(you)機硅(gui)(gui)材料(liao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件方(fang)面的(de)(de)(de)用量(liang),可以大幅(fu)度提高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)產量(liang)和(he)單車(che)(che)(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)(de)(de)提高都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)(ye)對硅(gui)(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。國(guo)(guo)(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)的(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵(jian)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)零部件實現(xian)自主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機關公務用車(che)(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)(che)型目錄(lu)(征求意見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)擴大在政(zheng)府采(cai)購的(de)(de)(de)市(shi)場份(fen)額,為(wei)改變(bian)目前國(guo)(guo)(guo)內(nei)政(zheng)府采(cai)購以合資品牌(pai)產品為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面提供(gong)(gong)了保障(zhang)(zhang)。促(cu)進自主(zhu)(zhu)(zhu)品牌(pai)發展(zhan),國(guo)(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)業(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)繁榮將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)膠的(de)(de)(de)應用提供(gong)(gong)有(you)力保障(zhang)(zhang)。預(yu)測未來3年,我國(guo)(guo)(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)將以年均20%增(zeng)長(chang)。
此外(wai),硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要的(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),約(yue)占(zhan)非石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但因(yin)(yin)為石(shi)(shi)油(you)(you)價(jia)格的(de)大幅(fu)上漲(zhang),同(tong)時我國(guo)在硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)關鍵原料有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)生產(chan)(chan)技(ji)術(shu)方面(mian)取(qu)得突破,有(you)機(ji)硅(gui)單體的(de)生產(chan)(chan)技(ji)術(shu)在2005年前被幾家跨國(guo)公(gong)司壟斷,但目前我國(guo)已發展成(cheng)為全球有(you)機(ji)硅(gui)單體第1大國(guo),這(zhe)2個方面(mian)原因(yin)(yin)使硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)價(jia)格從2011年起(qi)開始低于石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約(yue)為大宗石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)80%~90%,成(cheng)為廉(lian)價(jia)的(de)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao),并開始大規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基(ji)合(he)(he)成(cheng)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)。這(zhe)將極(ji)大拓展有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業的(de)市場(chang)空間,同(tong)時將帶動硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)樹(shu)脂等(deng)其他有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品(pin)的(de)消(xiao)費。